润滑油添加剂制备和性能研究(2)

添加剂组分过滤除去，使油品性能下降。如果能将添加剂颗粒粉碎至纳米级后再

溶入油中，就可以制备出高清洁润滑油品。

1.3 润滑油微纳米添加剂的研究方向

纳米颗粒作为润滑油添加剂，因其具有优异的减磨与磨抗磨性能表现出了广

阔的应用前景，为进一步推动该领域研究的发展，还应在以下方面继续开展工作。

（1）活性剂的选择是解决微纳米粒子在润滑油中的分散及稳定性的重要突破

口，也是微纳米添加剂能够实际应用的前提，研究微纳米颗粒与其他添加剂的配

合情况，即加强微纳米颗粒与油品兼容性方面的研究。

（2）微纳米润滑油的减摩抗磨机理有很多种，虽然有些已经应用于解决各种

抗磨减摩现象，并取得了一些成果，但还缺乏进一步的实验验证。

（3）进一步了解不同粒度、不同种类的微纳米材料的摩擦学特性差异和规律。

（4）了解微纳米微粒是否具有或在多大程度上具有摩擦微损伤自修复、自补

偿功能。

（5）研究微纳米粒子与其它添加剂之间相互作用和影响，包括互补、协同以

及可能发生的物理化学作用。

第2章 二硫化钼概况

2.1 微纳米粉末作为润滑油添加剂的作用和原理

一般来讲，物体表面的原子或分子数目与物体总的原子或分子数目之比，是

随着物体体积的变小而增大的。表面原子的晶场环境与结合能同内部原子是不一样的，表面原子周围缺少电子，具有很多空键，表现为不饱和性，产生表面效应。当材料的颗粒尺寸小到一定程度时，就会产生量子尺寸效应，使材料的理化性能发生较大变化，这就是纳米材料产生作用的机理。

两个固体表面相互接触实际上仅仅是粗糙表面的凸起部分接触，这些真实接

触的面积非常小，约占名义接触面积的（1～0.01）%，如果两表面接触，即使负载仅有0.01N，在这些凸起部位所承受的压力便可能高达103MPa．如此大的压力不但可将凸起部分压平，甚至可使它们部分或整体地焊合在一起．一旦粘结在一起，在相对运动时就需要力将它们分开，这也就引起了摩擦和磨损．为了减少这种摩擦和磨损，就需要在两个接触面间加入润滑剂，使其形成一层极薄的润滑油膜将两个表面隔开．普通的液态润滑剂和传统的固体润滑剂所形成的膜在许多条件下是不牢固的，容易被破坏．而若利用纳米材料粉末作为润滑添加剂，由于其自身的独特性质，可以取得很好的润滑效果，以下予以具体说明：

图2.1 图2.2

（1）纳米材料粉末近似为球形，它们起类似“微型球轴承”的作用，从而

提高了摩擦副表面的润滑性能．在高负荷作用下，由于纳米粒子晶核很小且发育不完全，晶粒结构存在错位畸变现象，导致在一定剪切力作用下，容易造成晶格的滑移；再加上纳米粒子的硬度远大于常规材料，使其在接触可起到类似“轴承的作用.（图2.1）

(2)在重载和高温条件下，两摩擦表面间的颗粒被压平,形成一滑动系，降低

了摩擦和磨损

（3）摩擦过程中纳米粒子能填平摩擦表面凹处甚至陷入基体中，并可及时填

（4）纳米材料粉末通过摩擦过程中的摩擦化学作用在磨斑表面形成沉积膜，

或者通过元素扩散作用渗透入表面层形成强化层提高了表面的耐磨性．像纳米硼补损伤部位，具有自修复功能，使摩擦表面始终处于较为平整的状态 .（图2.2）

酸盐粒子由于带电荷而向表面移动并沉积于摩擦表面成膜，这些膜是非晶体或无

定型的膜，在空气中40℃仍能保持稳定．

利用纳米材料粉末作为润滑油添加剂产生的抗磨减摩机理可能是以上几种

机理的联合作用，确切的机理以及相关的影响因素还有待于进一步的深入研究．

2.2 二硫化钼的结构、性能及应用

二硫化钼的层状结构是由硫和钼通过共价键结合在一起的六方晶系结构，每

个晶体有很多二硫化钼分子组成，每个二硫化钼分子层分为三个原子层，上下两

层为硫原子层，中间一层为钼原子层，每个钼原子被六个硫原子所包围（六个硫

原子分布在三棱柱的各顶端），只有硫原子暴露在分子层的表面，每个分子层的

厚度为0.626nm。

因为钼和硫原子之间的键较短，而硫原子之间的间隔较大，

致使相邻的硫原子层之间的键较弱，以致它们之间容易发生劈理，而这些劈理面

表面能低，并且具有亲水性。另外由于在含有S-Mo-S原子群的薄片中键结很强，

使晶体的棱边具有高的表面能，在空气中特别是与氧气将迅速起反应，天然二硫

化钼常常是大粒晶体，而合成的二硫化钼通常是很小的颗粒。

表2.1 二硫化钼的物理化学性质

序 号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 项 目 化学式 色 泽 莫氏硬度 比重/g cm-3 摩擦系数 结晶构造 耐压性/MPa 电阻 熔点/℃ 使用温度/℃ 空气氧化 特 性 MoS2 蓝灰色 1 4.8 0.04 层状六方晶系 2744 较大（如电压、温度上升，电阻显著减小） 1800以上 -180—343 400℃缓慢氧化

二硫化钼的一般应用性质：

（1）二硫化钼的摩擦系数低、硬度低，适用的温度、载荷和速度变化的范

围广，具有较好的润滑性、附着性、抗腐蚀性、抗压性和热稳定性及超低温性等。

（2）尤其适用于接触面极紧密以及精度高的机械摩擦副润滑。

（3）可以解决一般润滑油难以润滑和工作环境恶劣的摩擦面。

2.3二硫化钼的制备工艺

二硫化钼的制备工艺可分为俩种：天然法和合成法。天然法即将高品

质的辉钼精矿进一步提纯，采用浸出剂浸出辉钼矿中的金属和非金属杂质。

合成法制备二硫化钼时，则以钼酸铵为原料，先将其硫化为硫代硫酸铵，

再酸化得到三硫化钼，然后热解为二硫化铵。同时人们一般还采用机械球

磨法、物理粉碎法、真空冷凝法等方法制备二硫化钼。

2.3.1天然法

辉钼精矿的主要成分为二硫化钼，其含量为80%～90%。采用天然法制

得的二硫化钼是将辉钼矿精矿进一步重选或浮选后，以高品质的钼精矿为

原料，将不具润滑性能的组分用化学物质浸出并分离除去，再用烘干设备

去水分和浮选油剂，而后用气流磨设备（如粉碎机）磨至粒径为1~30um，

获得产品。

采用天然法制的二硫化钼纯度高成本低流程短，但添加在润滑油和润

滑油脂中有提高润滑和降低摩擦系数的功效。

天然法生产二硫化钼时，选用优质钼精矿作为原料，可降低浸出过程

中除杂难度，减少辅料消耗和节省生产成本。

2.3.1.1浸出工艺的选择

不同地区的钼精矿中所含杂质矿物的种类和数量差异较大，常见的主

要杂质矿物形态有石英、硅酸盐、黄铁矿(FeS)、黄铜矿(CuFeS)、粘土(含

水铝硅酸盐产物)、方解石、方铅矿、萤石(CaF)及石榴子石(硅酸盐矿物)等。

所以，浸出工艺需根据钼精矿杂质存在的形态来进行选择。针对不同的杂

志可选择不同的浸出工艺。浸出工艺有盐酸浸出、氟化浸出、氯盐浸出等

工艺。

盐酸浸出的工艺机理是盐酸与钼精矿中杂质矿物方解石和方铅矿发生反

应，生成可溶性CaCl2、PbC12化学反应方程式为

CaCO3+2HC1=CaC12+H2O+CO2

PbS+2HC1= PbCl2+H2S

PbCl2+Cl-= PbCl3

盐酸浸出是一种常用的浸出工艺，对钼精矿中的Fe、Cu等金属杂志有

较好的浸出效果，但对于较难浸出的黄铁矿（FeS2）需要加助溶剂， …… 此处隐藏：2702字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……